第16章、Java8的其他新特性

目录

1. 一、Java 8 新特性简介
2. 二、Lambda 表达式 (新的一套语法规则)
3. 三、函数式 (Functional) 接口 (概念)
4. 四、方法引用与构造器引用 (Lambda 引入)
5. 五、强大的 StreamAPI
6. 六、Optional 类

新特性

学习的思维方式：

• 大处着眼，小处着手
• 逆向思维(问某些结构有什么优点，可以从没有这个结构有什么坏处)、反证法
• 透过问题看本质(集合中仍然使用的是数组)

两句话：

• 小不忍则乱大谋
• 识时务者为俊杰（思路不要太死）

一、Java 8新特性简介

Java 8 (又称为 jdk 1.8) 是 Java 语言开发的一个主要版本。 Java 8 是oracle公司于2014年3月发布，可以看成是自Java 5 以来最具革命性的版本。Java 8为Java语言、编译器、类库、开发工具与JVM带来了大量新特性。java8主要的新特性即为二和五。

• 速度更快

• 代码更少(增加了新的语法：Lambda 表达式)

• 强大的 Stream API

• 便于并行

  并行流与串行流：

  • 并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同的线程分别处理每个数据块的流。相比较串行的流，并行的流可以很大程度上提高程序的执行效率。
  • Java 8 中将并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并行操作。 Stream API 可以声明性地通过 parallel() 与 sequential() 在并行流与顺序流之间进行切换。

• 最大化减少空指针异常：Optional

• Nashorn引擎，允许在JVM上运行JS应用

  • Java虚拟机是最强大的虚拟机
  • JDK目录下的bin目录中的jjs.exe用于执行JS文件

二、Lambda表达式(新的一套语法规则)

(一)、为什么使用 Lambda 表达式

Lambda 是一个匿名函数，我们可以把 Lambda 表达式理解为是一段可以传递的代码（将代码像数据一样进行传递）。使用它可以写出更简洁、更灵活的代码。作为一种更紧凑的代码风格，使Java的语言表达能力得到了提升。

Lambda 表达式举例

@Test
public void test(){
    // 1.1 原来的写法
    Runnable r = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("r对象运行");
        }
    };
    r.run();

    //        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
    //            @Override
    //            public void run() {
    //
    //            }
    //        });
    //        thread.start();
    // 1.2 Lambda表达式写法
    Runnable r1 = () -> System.out.println("r1对象运行");
    r1.run();

    //*********************************************************//

    // 2.1 原来的写法
    Comparator<Integer> comparator = new Comparator<Integer>() {
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
            return Integer.compare(o1, o2);
        }
    };
    System.out.println(comparator.compare(12, 20));

    // 2.2 Lambda表达式写法
    Comparator<Integer> comparator1 = (o1, o2) -> Integer.compare(o1, o2);
    System.out.println(comparator1.compare(20, 12));

    // 2.3 方法引用
    Comparator<Integer> comparator2 = Integer :: compare;
    System.out.println(comparator2.compare(20, 12));

}

(二)、Lambda表达式使用

举例：

(o1, o2) -> Integer.compare(o1, o2);

格式：

• ->: Lambda操作符 或 箭头操作符
• ->左侧：lambda形参列表，其实是接口中的抽象方法的形参列表
• ->右侧：lambda体，其实是重写的抽象方法的方法体

lambda表达式使用（6种情况）：

• 语法格式一：无参、无返回值

  Runnable r1 = () -> {System.out.println("Hello Lambda");};

• 语法格式二：Lambda 需要一个参数，但是没有返回值。

  Consumer<String> con = (String str) -> {System.out.println(str);};

• 语法格式三：数据类型可以省略，因为可由编译器推断得出，称为“类型推断”

  Consumer<String> con = (str) -> {System.out.println(str);};

• 语法格式四：Lambda 若只需要一个参数时，参数的小括号可以省略

  Consumer<String> con = str -> {System.out.println(str);};

• 语法格式五：Lambda 需要两个或以上的参数，多条执行语句，并且可以有返回值

  Comparator<Integer> com = (x, y) -> {
      sout("实现函数式接口方法");
      return Integer.compare(x, y);
  };

• 语法格式六：当 Lambda 体只有一条语句时，return 与大括号若有，都可以省略

  Comparator<Integer> com = (x, y) -> Integer.compare(x, y);

• 总结：

  • ->左侧：lambda形参列表的参数类型可省略(类型推断)；如果参数列表只有一个参数，则他的一对括号可省略
  • ->右侧：lambda体应使用一对{}包裹，如果lambda体只有一个执行语句(可能是return语句)，可以省略这一对{}和return关键字 (return和{}一起省略)
  • 要求接口只有一个抽象方法（函数式接口）

Lambda表达式的本质：作为函数式接口的实例

三、函数式(Functional)接口(概念)

(一)、什么是函数式(Functional)接口

如果一个接口中只有一个抽象方法，则此接口被称为函数式接口

@FunctionalInterface注解，不加也可以，但加上注解后可对自定义的函数式接口进行验证

• 只包含一个抽象方法的接口，称为函数式接口。
• 你可以通过 Lambda 表达式来创建该接口的对象。（若 Lambda 表达式抛出一个受检异常(即：非运行时异常)，那么该异常需要在目标接口的抽象方法上进行声明）。
• 我们可以在一个接口上使用 @FunctionalInterface 注解，这样做可以检查它是否是一个函数式接口。同时 javadoc 也会包含一条声明，说明这个接口是一个函数式接口。
• 在java.util.function包下定义了Java 8 的丰富的函数式接口

(二)、如何理解函数式接口

• Java从诞生日起就是一直倡导“一切皆对象”，在Java里面面向对象(OOP)编程是一切。但是随着python、scala等语言的兴起和新技术的挑战，Java不得不做出调整以便支持更加广泛的技术要求，也即java不但可以支持OOP还可以支持OOF（面向函数编程）
• 在函数式编程语言当中，函数被当做一等公民对待。在将函数作为一等公民的编程语言中，Lambda表达式的类型是函数。但是在Java8中，有所不同。在Java8中，Lambda表达式是对象，而不是函数，它们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口。
• 简单的说，在Java8中，Lambda表达式就是一个函数式接口的实例。这就是Lambda表达式和函数式接口的关系。也就是说，只要一个对象是函数式接口的实例，那么该对象就可以用Lambda表达式来表示。
• 所以以前用匿名实现类表示的现在都可以用Lambda表达式来写。

(三)、Java 内置四大核心函数式接口

FunctionalInterface

FunctionalInterface

(四)、总结

• 何时使用Lambda表达式

  当需要对一个函数式接口实例化的时候，可以使用函数式接口

• 何时使用给定的函数式接口

  如果我们开发中需要自定义一个函数式接口，首先看看在已有的jdk提供的函数式接口是否提供了能满足需求的函数式接口。如果有，则直接使用jdk中提供的接口即可，不需要自己定义

四、方法引用与构造器引用(Lambda引入)

(一)、方法引用

1. 使用情景：当要传递给Lambda体的操作，已经有实现的方法了，可以使用方法引用！

   【类似于把一个同参数、同返回值类型的方法引用传递给了接口中的抽象方法的实现】

2. 方法引用，本质上是Lambda表达式，而Lambda表达式作为函数式接口的实例。所以方法引用也是函数式接口的实例

3. 使用要求：

   • 接口中的抽象方法的参数列表和返回值类型，必须与方法引用的方法的参数列表和返回值类型保持一致！(针对情况1和2)
   • 当函数式接口方法的第一个参数是需要引用方法的调用者，并且第二个参数是需要饮用方法的参数（或无参数）时：Class::methodName（针对情况3）

4. 使用格式：

   类(或对象) :: 方法名

5. 具体分为以下三种情况：

   //对象 :: 非静态方法
   
   // Consumer接口中的void accept(T t)
   // PrintStream中的void println(T t)
   Consumer<String> consumer = str -> System.out.println(str);
   consumer.accept("Lambda表达式");
   
   PrintStream ps = System.out;
   Consumer<String> consumer1 = ps :: println;
   consumer1.accept("方法引用");
   
   // Supplier接口中的T get();
   // Employee中的String getName();
   Employee employee = new Employee(1001, "Tom", 21, 5000);
   Supplier<String> supplier = new Supplier<String>() {
       @Override
       public String get() {
           return employee.getName();
       }
   };
   System.out.println(supplier.get());
   // Lambda
   Supplier<String> stringSupplier = () -> employee.getName();
   System.out.println(stringSupplier.get());
   // 方法引用
   Supplier<String> stringSupplier1 = employee :: getName;
   System.out.println(stringSupplier1.get());

   //类 :: 静态方法
   
   // Comparator接口中：int compare(T t1, T t2)
   // Integer中的int compare(T t1, T t2);
   //Lambda
   Comparator<Integer> comparator = (t1, t2) -> Integer.compare(t1, t2);
   System.out.println(comparator.compare(12, 20));
   //方法引用
   Comparator<Integer> comparator1 = Integer::compare;
   System.out.println(comparator1.compare(20, 12));
   
   // Function中的R apply(T t)
   // Math中的Long round(Double d)
   //Lambda
   Function<Double, Long> function = aDouble -> Math.round(aDouble);
   System.out.println(function.apply(12.55));
   //方法引用
   Function<Double, Long> function1 = Math::round;
   System.out.println(function1.apply(13.41));

   //类 :: 实例方法(非静态方法)
   // Comparator接口中的int compare(T t1, T t2)
   // String中的int t1.compareTo(t2)
   //Lambda
   Comparator<String> com = (t1, t2) -> t1.compareTo(t2);
   System.out.println(com.compare("Hello", "Hi"));
   //方法引用
   // 当接口的抽象方法第一个参数和方法引用的调用者相同时，使用类::方法实现方法引用
   Comparator<String> com2 = String::compareTo;
   System.out.println(com.compare("Hello", "Hi"));

(二)、构造器引用

• 和方法引用类似，函数式接口的抽象方法的形参列表和构造器的形参列表一致。抽象方法的返回值类型即为构造器所属类的类型

• 格式： ClassName::new

• 与函数式接口相结合，自动与函数式接口中方法兼容。 可以把构造器引用赋值给定义的方法，要求构造器参数列表要与接口中抽象方法的参数列表一致！且方法的返回值即为构造器对应类的对象。

  @Test
  public void testConstructorReff(){
      // Supplier接口中的T get()
      // Employee类中的 Employee()
      //Lambda
      Supplier<Employee> supplier = () -> new Employee();
      System.out.println(supplier.get());
      //构造器引用
      Supplier<Employee> supplier1 = Employee::new;
      System.out.println(supplier1.get());
  }

(三)、数组引用

格式： type[] :: new

把数组看成是一个特殊的类，则写法类似于构造器引用

@Test
public void testArrayReff(){
    // Lambda
    Function<Integer, String[]> function = length -> new String[length];
    String[] arr = function.apply(5);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
    // 数组引用
    Function<Integer, String[]> function1 = String[]::new;
    String[] arr2 = function.apply(10);
    System.out.println(Arrays.toString(arr2));
}

五、强大的StreamAPI

(一)、StreamAPI说明

• Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式；另外一个则是 Stream API。

• Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

• Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。 使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

  Stream关注的是对数据的运算，与CPU打交道；集合关注的是数据的存储，与内存打交道

(二)、为什么使用StreamAPI

• 实际开发中，项目中多数数据源都来自于Mysql，Oracle等。但现在数据源可以更多了，有MongDB，Radis等，而这些NoSQL的数据就需要Java层面去处理。
• Stream 和 Collection 集合的区别：Collection 是一种静态的内存数据结构，而 Stream 是有关计算的。前者是主要面向内存，存储在内存中，后者主要是面向 CPU，通过 CPU 实现计算。
• Stream到底是什么呢？ 是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。 “集合讲的是数据，Stream讲的是计算！”

注意：

• Stream 自己不会存储元素。
• Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。
• Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

(三)、Stream的操作三个步骤

1. 创建Stream对象(实例化)
   • 一个数据源（如：集合、数组），获取一个流
2. 中间操作
   • 一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
   • 例如过滤、映射等
3. 终止操作【延迟执行】
   • 一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。终止后，不会(不能)再被使用【执行终止操作后，若还需要使用Stream则需要新实例化一个Stream对象】

StreamAPI

(四)、创建Stream方式

1. 方式一：通过集合

   // Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法：
   default Stream<E> stream() : 返回一个顺序流
   default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流

2. 方式二：通过数组

   // Java8 中的Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流：
   static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流
   // 重载形式，能够处理对应基本类型的数组：
   public static IntStream stream(int[] array)
   public static LongStream stream(long[] array)
   public static DoubleStream stream(double[] array)

3. 方式三：通过Stream的of()

   // 可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。
   public static<T> Stream<T> of(T... values) : 返回一个流
   // 例如：
   Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);

4. 创建 Stream方式四：创建无限流【使用较少】

   // 可以使用静态方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate(), 创建无限流。
   //迭代
   public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f);
   //例如：遍历前10个偶数
   Stream.iterate(0, t -> t + 2).limit(10).forEach(System.out::println);
   
   //生成
   public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)
   //例如：获取10个随机数
   Stream.generate(Math::random).limit(10).forEach(System.out::println);

(五)、Stream的中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理！而在终止操作时一次性全部处理，称为“惰性求值”。

1. 筛选与切片

   filter(Predicate p); //接收 Lambda ， 从流中排除某些元素
   distinct(); //筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素(去重)
   limit(long maxSize); //截断流，使其元素不超过给定数量
   skip(long n); //跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补

2. 映射

   map(Function f); //接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。
   mapToDouble(ToDoubleFunction f); //接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 DoubleStream。
   mapToInt(ToIntFunction f); //接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 IntStream。
   mapToLong(ToLongFunction f); //接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 LongStream。
   flatMap(Function f); //接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流

   • map()方法和flatMap()方法区别：分别类似于List中的add(List list2)和addAll(List list2)；

3. 排序

   sorted(); //产生一个新流，其中按自然顺序排序
   sorted(Comparator com); //产生一个新流，其中按比较器顺序排序

   • 使用自然排序，需要自定义类实现comparable接口

(六)、Stream的终止操作

• 终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例如：List、Integer，甚至是 void 。
• 流进行了终止操作后，不能再次使用。

1. 匹配与查找

   allMatch(Predicate p); //检查是否匹配所有元素
   anyMatch(Predicate p); //检查是否至少匹配一个元素
   noneMatch(Predicate p); //检查是否没有匹配所有元素
   findFirst(); //返回第一个元素
   findAny(); //返回当前流中的任意元素
   count(); //返回流中元素总数
   max(Comparator c); //返回流中最大值
   min(Comparator c); //返回流中最小值
   forEach(Consumer c); //内部迭代(使用 Collection 接口需要用户去做迭代，称为外部迭代(itertor)。相反，Stream API 使用内部迭代——它帮你把迭代做了)

2. 归约

   reduce(T iden, BinaryOperator b); //可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T
   reduce(BinaryOperator b); //可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional<T>

   • 备注：map 和 reduce 的连接通常称为 map-reduce 模式，因 Google 用它来进行网络搜索而出名。

3. 收集

   collect(Colletor c); //将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现，用于给Stream中元素做汇总的方法

   • Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作(如收集到 List、Set、 Map)。
   • 另外， Collectors 实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例，具体方法与实例如下表：

   

   Collectors

   

   Collectors

六、Optional类

• 到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类， Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。
• Optional<T> 类(java.util.Optional) 是一个容器类，它可以保存类型T的值，代表这个值存在。或者仅仅保存null，表示这个值不存在。原来用 null 表示一个值不存在，现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。
• Optional类的Javadoc描述如下：这是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

1. 创建Optional类对象的方法：

   Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例，t必须非空；
   Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
   Optional.ofNullable(T t)：t可以为null

2. 判断Optional容器中是否包含对象：

   boolean isPresent() : 判断是否包含对象
   void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) ：如果有值，就执行Consumer接口的实现代码，并且该值会作为参数传给它。

3. 获取Optional容器的对象：

   T get(): 如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常
   T orElse(T other) ：如果有值则将其返回，否则返回指定的other对象。
   T orElseGet(Supplier<? extends T> other) ：如果有值则将其返回，否则返回由Supplier接口实现提供的对象。
   T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) ：如果有值则将其返回，否则抛出由Supplier接口实现提供的异常。

常用方法：

ofNullable(T t);
orElse(T other);